Материал для резистивного нагревателя Советский патент 1982 года по МПК H05B3/12 

(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ РЕЗИСТИВНОГО НАГРЕВАТЕЛЯ

Изобретение относится к составам для резистивных нагревателей.

Известен резистивный материал для резистивных нагревателей, содержащий оксиды лантана, меди, стронция и кобальта {1J.

Недостаток этого материала - невысокий температурный предел работы (до 250°С).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является материал 12, для резистивного нагревателя, содержащий оксиды лантана и меди сле)аующего состава, вес.%: LazOj 45,8-60,68 CuO 20,12-30,00, NiO 12,12-22,70, Со,Оз 1,50-7,00.

Недостаток известного материала - довольно узкий интервал сопротивлений от 0,3 до 1,2 Ом см и, главное, низкая термостойкость, что не позволяет использовать его для изготовления объемных электронагревательных элементов. Объемные электронагревательные элементы во многих случаях предпочтительны перед Iшeнoчными поскольку они более технологичны в изготовлении, проще вьшолнить их изоляцию и они могут быть более долговечньгми, если резистивный материал

СОСТОИТ из термодинамически равновесных фаз. Известно, что в пленочных электронагревателях, выполненных на подложках из наиболее доступных материалов, таких, например, как фарфор, глинозем, в процессе нагрева имеет место взаимодействие материала резистивной пленки с подложкой, вследствие чего сопротивление пленки постепенно повыщается.

Цель изобретения - повышение термостой10кости материала на основе оксидов лантана и меди и расширение диапазона его удельных сопротивлений.

Поставленная цель достигается тем, что материал для резистивного нагревателя на

f5 основе оксидов лантанз и меди дополнительно содержит оксиды бария, диоксид олова н фосфатное связ5тощее, взятые в следующих еоотношениях, мас.%:

Оксид лантана29,4-50,0

20

Оксид меди7,8-13,5

Оксид бария18,0-31,4

Диоксид олова15,5-29,4

Фосфатное связующее2,0-5,0 398 Кроме того, в качестве фосфатного связующего использованы концентрированная фосфор ная кислота, алюмофосфатная связка или алю мохромфосфатная связка. В таблице приведены примеры трех составов материала, а также их характеристики; удельное объемное сопротивление / и температурный коэффициент сопротивле1шя (ТКС). Для приготовления, вышеуказанных составов предварительно из окислов и солей получают станнат бария состава ВаЗпОз и куприт лантана, легированный барием, состава Lai 8 5 Baois CuO4. Первое соединение обычно получают путем добавления раствора нитрата бария к раствору оксалооровяяной кислоты с последующим упариванием и обжигом при 1300°С в течение 5-8 ч на воздухе. Второе соединение синтезируют путем пиролиза смеси нитратов лантана, бария и меди при 1000° С в течение нескольких часов на воздухе. Для повышения термостойкости в исход ную шихту добавляется фосфатное связующее в виде концентрированной фосфорной кислоты плотностью 1,65г/см, алюмофосфатной связки (АФС) или алюмохромфосфатной связки (АХФС), приготовленных по известным методикам. Фосфатное связующее добавляется в порошок станната бария, который после подсушивания смеишвается с легированным купритом лантана, после чего смесь прессуется и спекается 2-4 ч на воздухе при 1000-1-200° С. В результате получается довольно прючная керамика с микротрещиноватой структурой, термостойкая в .области температур от комнатной до 700-750°С, с широким интервалом удельных сопротивлений и малыми значениями ТКС, что позволяет ее использовать для изготовления не только толстопленоч ных, но и объемных электронагревательных элементов. При этом состав фосфатного связующего не оказывает существенного влияния на свойства получаемой, резистивной керамики Малые ТКС отдельных составов позволяют использовать этот материал также для изготов ления высокотемпературных резисторов, способных рассеивать довольно значительные мощности. Пример. Для приготовления состава 1 {см. таблицу), содержащего 70 вес.% Lai 8 S Взо, 5 СиО4 и 30 вес.% BaSOs без учета фосфатной связки, к 4,5 г порошка станната бария добавляют 0,79 г АФС и после высушивания при комнатной температуре тщательно перемешивают с порошком куприта лантана 10,5 г. Из полученной смеси порошков методом гидравлического прессования при давлении 4-6 т/см формуют брусок 110x5x5 мм. После спекания при 1200° С в течение 4 ч на воздухе концевые участки бруска на длину 2-2,5 см металлизируют серебряной пастой и полученный таким образом электронагревательный элемент включают через трансформатор в сеть переменного тока. При напряжении 18 В сила тока составляет 5,1 А, температура 650-700° С. В этом режиме электронагреватель испытывают 600 ч по 8-12 ч в сутки без заметного изменения параметров. И р и м е р 2. Для приготовления состава, содержащего 50 вес.% Lajgs Baoi; CuO4 и 50 вес.% ВаЗпОз берут по 7,5 г обоих сложных оксидов и ко второму добавляют 0,5 г АФС. После формования, обжига и металлизации концов, как в примере 1, образец электронагревателя включают в сеть. При напряжении 32 В, силе тока 1,4 А, температуре нагрева 600-650° С образец испытывают 600 ч без cjonecTBeHHoro изменения параметров. П р и м е р 3. Электронагревательный элемент состава 3 (см. таблицу) изготавливают как в примере 1. Брусок размером 110x6x4 мм спекают при 1100° С 4 ч на воздухе. После металлизации концов на длину 1-1,5 см и включения в сеть нагфяжением 120 В сила тока составляет 0,6А, температура разогрева 550-500°С. Па протяжении 300 ч испытаний параметры электронагревателя существенно не изменяются. Таким образом, предложенный материал обладает повышенной термостойкостью, а также расширен диапазон удельных сопротивлений материала.

Формула изобретения

Оксид меди.7,8-13,5

Оксид бария18,0-31,4

Диоксид олова13,5-29,4

Фосфатное связующее2,0-5,0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 620038, кл. Н 05 В 3/12, 1976.